JP2005101112A - フレキシブルプリント基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 渦巻き状に巻きつけた状態で繰り返し回転させた際の耐久性が低下せず、かつ組み立てに手間がかからない上、片面板に比べて配線数を向上することができる、新規なフレキシブルプリント基板を提供する。
【解決手段】 長さ方向の一端側に設けた折目線ＶＬに沿って二つ折り可能で、かつ二つ折りした際に互いに重なる一対の、直線状の可とう配線部材１０１、１０２と、
両可とう配線部材１０１、１０２の、折目線ＶＬ側の一端から、その長さ方向と交差する一方向へ突設した第１および第３接続部１１、１３と、
両可とう配線部材１０１、１０２のそれぞれ他端から反対方向へ突設した第２および第４接続部１２、１４と、
を１枚のベースフィルムにて一体に形成するとともに、導体配線１６ａ、１６ｂと、端子部１５ａ〜１５ｄとを形成したフレキシブルプリント基板１である。
【選択図】 図１

Description

この発明は、新規な構造を有する接続用のフレキシブルプリント基板に関するものである。

近時、従来の折り畳み式のものに代わって、例えば図４に示すように、プッシュボタンＨＰ１ａなどを配置した第１本体ＨＰ１と、表示画面ＨＰ２ａなどを配置した第２本体ＨＰ２とを、両本体の面方向と直交する方向に軸線ＸＬを向けた１軸の回転ヒンジで繋ぎ、両本体ＨＰ１、ＨＰ２を、上記軸線ＸＬを中心として相対回転させて開閉するようにした構造を有する携帯電話ＨＰが普及しつつある。

かかる構造の携帯電話ＨＰにおいて両本体ＨＰ１、ＨＰ２間を電気的に接続するために、現在は、一対のコネクタ間に、直径が０．２ｍｍ程度のごく微細な同軸ケーブルを数十本、平行に配置した構造を有する、ブーメランタイプと呼ばれる接続部品を使用している。ブーメランタイプの接続部品は、個々の同軸ケーブル間を互いに固定しないことで、一対のコネクタの、両本体の相対回転に伴うねじれに柔軟に対応することができる。

しかしブーメランタイプの接続部品は、各同軸ケーブルの中心の導線を、それぞれのコネクタの、対応する個々の端子に結線するとともに、外側のシールド線を、コネクタのシールド端子に結線する作業に大変な手間がかかるという問題がある。また個々の同軸ケーブルの中心線を、隣り合うもの同士やシールド線などと接触しないように間隔を維持しつつコネクタの各端子に確実に結線するためには、作業性の点や電気絶縁上の点で、端子間にある程度のスペースを設ける必要があり、そのためコネクタのサイズを小型化できる範囲に限界があって、それ以上の小型化が難しいという問題もある。これらの問題は、携帯電話の多機能化にともなって両本体間で接続すべき回線数が増加するほど顕著化する。

そこで発明者は、例えば特許文献１に記載されているように、従来の折り畳み式の携帯電話において、第１本体と第２本体との間のヒンジ部での電気的な接続に使用しているフレキシブルプリント基板を、上記構造の携帯電話に適用することを検討した。

すなわち図５(a)に示すように、その片面に、両本体内の一対の回路部材間を接続するための導体配線９１を形成した直線状の可とう配線部材９２と、当該可とう配線部材９２の、長さ方向の一端側に、その長さ方向と交差する一方向へ突設した、上記導体配線９１を、一方の本体内の回路部材と接続するための端子部９３を有する接続部９４と、上記可とう配線部材９２の他端側に、上記と反対方向へ突設した、導体配線９１を、他方の本体内の回路部材と接続するための端子部９５を有する接続部９６とを、一枚のベースフィルムにて一体に形成したフレキシブルプリント基板９を使用することを検討した。

かかるフレキシブルプリント基板９は、図５(b)に示すように可とう配線部材９２を渦巻き状にセットするとともに、両接続部９４、９６をそれぞれ外側に折り曲げて、図示しない両本体内の回路部材に接続した状態とすると、例えば図中に実線の矢印で示すように上側の接続部９４とそれに接続した回路部材、ひいては上側の本体を、下側の接続部９６とそれに接続した回路部材、そして下側の本体に対して、上記軸線ＸＬを中心として、可とう配線部材９２の渦巻きを締める方向、および緩める方向に回転させることが可能である。
特開２００２−３００２４７号公報（請求項１〜３、第００１１欄〜第００１４欄、図１）

ところが、上記特許文献１に記載のフレキシブルプリント基板では、配線数が十分でないという問題がある。そこでフレキシブルプリント基板を２枚、重ねることを検討したが、携帯電話の回転ヒンジの部分という限られたスペース内に、ばらばらの２枚のフレキシブルプリント基板をきれいに渦巻き状にセットして収容するのは困難であり、組み立てに手間がかかって生産性が低下するという新たな問題を生じることがわかった。

この発明の目的は、組み立てに手間がかからない上、配線数を向上することができる、新規なフレキシブルプリント基板を提供することにある。

請求項１記載の発明は、二つの回路部材間を接続するための導体配線を備えた直線状の第１可とう配線部材と、この第１可とう配線部材の一端から、その長さ方向と交差する一方向へ突設した、上記導体配線を、一方の回路部材上の回路と接続するための端子部を有する第１接続部と、第１可とう配線部材の他端から、上記第１接続部と、第１可とう配線部材を挟んで反対方向へ突設した、導体配線を、他方の回路部材上の回路と接続するための端子部を有する第２接続部とを１枚のベースフィルムにて一体に形成した第１基板部材と、
この第１基板部材と略線対称の平面形状を有し、二つの回路部材間を接続するための導体配線を備えた直線状の第２可とう配線部材と、この第２可とう配線部材の一端から、その長さ方向と交差する一方向へ突設した、上記導体配線を、一方の回路部材上の回路と接続するための端子部を有する第３接続部と、第２可とう配線部材の他端から、上記第３接続部と、第２可とう配線部材を挟んで反対方向へ突設した、導体配線を、他方の回路部材上の回路と接続するための端子部を有する第４接続部とを１枚のベースフィルムにて一体に形成した第２基板部材とを、
第１接続部と第３接続部の側端縁で互いに接合して、当該側端縁を折目線として二つ折りにした形状を有しているとともに、両可とう配線部材のうちの一方を他方よりも長めに形成してあることを特徴とするフレキシブルプリント基板である。

また請求項２記載の発明は、第１および第２基板部材を１枚のベースフィルムにて一体に形成して、第１接続部と第３接続部の側端縁の接合部に相当する位置に設けた折目線に沿って二つ折りした請求項１記載のフレキシブルプリント基板である。
また請求項３記載の発明は、導体配線と端子部とを、ベースフィルムの、一対の可とう配線部材を折目線に沿って二つ折りして互いに重ね合わせた際に外側となる面に形成した請求項１記載のフレキシブルプリント基板である。

さらに請求項４記載の発明は、折目線に沿って二つ折りして重ね合わせた第１接続部と第３接続部とを、回転ヒンジの軸に固定した状態で、第１および第２可とう配線部材を、当該軸の周囲に渦巻き状に巻きつけて使用することを特徴とする請求項１記載のフレキシブルプリント基板である。

請求項１の構成では、それぞれが可とう配線部材を有する第１基板部材と第２基板部材とを２枚、重ねているため配線数を向上することができる。また、個々の可とう配線部材はそれぞれ第１接続部と第３接続部の側端縁の接合部以外では互いに固定していない上、一方を他方より長めに形成しているため、渦巻き状に巻いた際の自由度が高く、良好な可とう性を有している。このため可とう配線部材の耐久性を向上して、導体配線が早期に断線するのを防止することができる。

しかも両可とう配線部材は、上記のように側端縁の接合部で一体に繋がれているため、携帯電話などの回転ヒンジの部分に渦巻き状に巻いて収容する際の作業性を向上することができる。よって請求項１記載の発明によれば、渦巻き状に巻いた状態で繰り返し回転させた際の耐久性に優れ、かつ組み立てに手間がかからない上、配線数を向上することができる、新規なフレキシブルプリント基板を提供することができる。

また請求項２の構成では、第１基板部材と第２基板部材とを１枚のベースフィルムにて一体に形成して、第１接続部と第３接続部の側端縁の接合部に相当する位置に設けた折目線に沿って二つ折りしているため、両接続部を接合する手間を省いて生産性を向上することができる。

また請求項３の構成では、一対の可とう配線部材を、導体配線を形成した凹凸面が外側、反対側の、ベースフィルムのままの滑らかな面が内側になるように互いに重ね合わせているため、携帯電話などの回転ヒンジの部分に渦巻き状に巻いた状態で収容する際や、この状態で繰り返し回転させる際に、両可とう配線部材を、互いに引っかかりなくよりスムースに動かすことができる。このため収容時の作業性をさらに向上するとともに、導体配線の断線をさらに確実に防止できると言う利点がある。

さらに請求項４の構成では、折目線に沿って二つ折りして重ね合わせた第１接続部と第３接続部とを、回転ヒンジの軸に固定しつつ、第１および第２可とう配線部材を軸の周囲に渦巻き状に巻きつけることができるため、巻きつけの作業性をさらに向上することができる。しかも、巻きつけ後の屈曲軌道を安定できて耐屈曲性をさらに向上することもできる。

図１は、この発明のフレキシブルプリント基板１の、実施の形態の一例を示す平面図である。
上記例のフレキシブルプリント基板１は、
・ 直線状の第１可とう配線部材１０１と、この第１可とう配線部材１０１の一端から、その長さ方向と交差する一方向（図では下方）へ突設した第１接続部１１と、第１可とう配線部材１０１の他端から、上記第１接続部１１と反対方向（図では上方）へ突設した第２接続部１２を有する第１基板部材１ａと、
・ 直線状の第２可とう配線部材１０２と、この第２可とう配線部材１０２の一端から、その長さ方向と交差する一方向（図では下方）へ突設した第３接続部１３と、第２可とう配線部材１０２の他端から、上記第３接続部１３と反対方向（図では上方）へ突設した第４接続部１４を有する第２基板部材１ｂと、
を１枚のベースフィルムにて一体に形成したものである。

また上記のうち第１〜第４接続部１１〜１４の、図において手前側の面には、それぞれ図示しない、回路部材上の回路と接続するための端子部１５ａ〜１５ｄを設けるとともに、第１、第２可とう配線部材１０１、１０２の同じ面には、端子部１５ａ−１５ｂ間、および端子部１５ｃ−１５ｄ間を繋ぐ導体配線１６ａ、１６ｂを形成してある。また、図示しない裏面側は何も形成せず、ベースフィルムの滑らかな面をそのまま残してある。

つまりフレキシブルプリント基板１は、その全体を片面板の構成としてある。このため第１、第２可とう配線部材１０１、１０２の可とう性をさらに高めて、その耐久性を向上することができる。また片面板の構成とすることで、フレキシブルプリント基板１の生産性を向上することもできる。

また第１および第３接続部１１、１３間は、その側端縁に相当する位置に設けた折目線ＶＬに沿うスリットＳＬを形成して分離してあり、両接続部１１、１３を任意の方向に折り曲げて、端子部１５ａ、１５ｃを、回路部材上の回路と接続できるようにしてある。なお図では、端子部１５ａ〜１５ｄ、導体配線１６ａ、１６ｂをいずれも一枚の平板状に略記してあるが、実際には端子部１５ａ〜１５ｄは、複数の端子を規則的に配列した端子列からなる。また導体配線１６ａ、１６ｂは、上記端子列の個々の端子を、端子部１５ａ−１５ｃ間、端子部１５ｂ−１５ｄ間で、例えば１対１で電気的に接続するための、複数の微細配線の集合体である。

上記のフレキシブルプリント基板１を使用するには、まず折目線ＶＬに沿って、第１、第２可とう配線部材１０１、１０２の導体配線１６ａ、１６ｂと、第１〜第４接続部１１〜１４の端子部１５ａ〜１５ｄとが、図２(a)に示すようにいずれも外側となるように折り曲げて重ね合わせる。次いで、重ね合わせた第１接続部１１と第３接続部１３とを、図２(b)に白抜きの矢印で示すように、回転ヒンジの軸ＨＧ１と、当該軸ＨＧ１と一体形成した鍔部ＨＧ２とに設けたスリットＨＧ３に差し込んで固定した状態で、軸ＨＧ１を図中に太線の矢印で示す方向に回転させることで、図３に示すように重ね合わせた第１、第２可とう配線部材１０１、１０２を、軸ＨＧ１の周囲に渦巻き状に巻きつけた状態とする。

そしてこの状態で、図示していないが回転ヒンジを組み立てるとともに、第１〜第４接続部１１〜１４をそれぞれ任意の方向に折り曲げて両本体内の回路部材に接続した状態とする。
そうすると、例えば図中に実線の矢印で示すように第２および第４接続部１２、１４とそれに接続した回路部材、ひいては上側の本体を、第１および第３接続部１１、１３とそれに接続した回路部材、そして下側の本体に対して、上記軸ＨＧ１の中心線と一致する前記軸線ＸＬを中心として、可とう配線部材１０１、１０２の渦巻きを締める方向、および緩める方向に回転させることができる。

また、上記フレキシブルプリント基板１においては、両可とう配線部材１０１、１０２のうち、渦巻き状に巻きつけた状態で外側に位置する第２可とう配線部材１０２を、内側に位置する第１可とう配線部材よりも長めに形成してある。つまり図１中のＬ_１、Ｌ_２を、Ｌ_１＜Ｌ_２としてある。これにより、図３に示すように渦巻き状に巻きつけた状態で、両可とう配線部材１０１、１０２間に十分な隙間を持たせるとともに、第２および第４接続部１２、１４の巻きつけ方向の位置ずれを極力なくすることができる。Ｌ_１、Ｌ_２にどの程度の差をつけるかは特に限定されないが、例えば両可とう配線部材１０１、１０２をおよそ３回、渦巻き状に巻きつける場合には、長い方の寸法Ｌ_２を、短い方の寸法Ｌ_１に対して１．０４倍〜１．０８倍程度に設定するのが好ましい。

フレキシブルプリント基板１のもとになるベースフィルムとしては、柔軟な樹脂のフィルムを使用する。とくに寸法安定性、耐熱性、耐久性、柔軟性等を考慮してポリイミドフィルムが好ましい。また、端子部１５ａ〜１５ｄや導体配線１６ａ、１６ｂは、銅箔等の金属薄膜にて形成すればよい。形成方法としては、サブトラクティブ法やアディティブ法などの、従来公知の種々の方法を採用することができる。

また導体配線１６ａ、１６ｂ上には、図示していないが、樹脂フィルムなどからなるカバーレイを形成するのが好ましい。これにより、第１、第２可とう配線部材１０１、１０２を渦巻き状に巻きつけた際に、導体配線１６ａ、１６ｂが接触して短絡等を生じるのを防止することができる。また、二つ折りして重ねた第１、第２可とう配線部材１０１、１０２間の滑りを良くして、よりスムースに動かすことができる。また第１〜第４接続部１１〜１４の、端子部１５ａ〜１５ｄを形成した側と反対側の面には、補強のために、樹脂フィルムなどからなる補強板を積層するのが好ましい。カバーレイや補強板のもとになる樹脂フィルムとしては、それぞれ前記と同じ理由で、ポリイミドフィルムが好ましい。

また導体配線１６ａ、１６ｂ上には、これも図示していないがシールド層を設けることによって、外部からの電磁波や、近接する配線からのノイズの干渉を受けないようにするのが好ましい。シールド層は、例えばカバーレイの内面に金属薄層を設けたり、あるいは次に述べるようにカバーレイとなる樹脂フィルムを積層、接着するために用いる接着剤の一部として、金属粉末を含む材料を適用したりすることによって形成できる。

またサブトラクティブ法などにおいて、端子部１５ａ〜１５ｄや導体配線１６ａ、１６ｂのもとになる銅箔等の金属箔をベースフィルムの表面に積層、接着したり、あるいはカバーレイや補強板となる樹脂フィルムを積層、接着したりするためには接着剤を用いる。かかる接着剤としては、各層の前記特性を損なわないために、硬化性樹脂系の接着剤が好ましく、とくにエポキシ樹脂系の接着剤が好ましい。

なお上記では第１基板部材１ａと第２基板部材１ｂとを１枚のベースフィルムにて一体に形成していたが、別体に形成したものを折目線ＶＬに相当する部分で互いに接合して、この発明のフレキシブルプリント基板を形成しても良い。

実施例１
ベースフィルムとしての、厚み１２．５μｍのポリイミドフィルムの片面に、厚み１０μｍのエポキシ樹脂系の接着剤層を介して、厚み１８μｍの銅箔を積層した片面板を用いて、サブトラクティブ法によって銅箔をパターン形成して、上記ベースフィルムの片面に、図１に示す平面形状を有する端子部１５ａ〜１５ｄ、導体配線１６ａ、１６ｂを形成した。

次に上記ベースフィルムの、導体配線１６ａ、１６ｂを形成した領域に、厚み１２．５μｍのポリイミドフィルムを、厚み２０μｍのエポキシ樹脂系の接着剤層を介して積層、接着して導体配線１６ａ、１６ｂを被覆するカバーレイを形成したのち打ち抜き加工して、図１に示す平面形状を有するフレキシブルプリント基板１を製造した。なお一対の可とう配線部材１０１、１０２は、巻き付けの外側となる第２可とう配線部材１０２の長さを、内側となる第１可とう配線部材１０１の長さの１．０５倍とした。

比較例１
一対の可とう配線部材１０１、１０２の長さを全く同じにしたこと以外は実施例１と同様にして、フレキシブルプリント基板を製造した。

比較例２
ベースフィルムとしての、厚み１２．５μｍのポリイミドフィルムの片面に、厚み１０μｍのエポキシ樹脂系の接着剤層を介して、厚み１８μｍの銅箔を積層した両面板を用いて、サブトラクティブ法によって銅箔をパターン形成して、上記ベースフィルムの片面に、図５(a)に示す平面形状の導体配線９１と端子部９３、９５とを形成した。

次に上記ベースフィルムの、導体配線９１を形成した上に、厚み１２．５μｍのポリイミドフィルムを、厚み３０μｍのエポキシ樹脂系の接着剤層を介して積層、接着して導体配線を被覆するカバーレイを形成したのち打ち抜き加工して、図５(a)に示す平面形状を有し、かつ片面板の構造を有するフレキシブルプリント基板を製造した。

トータルコスト評価
上記実施例１、比較例１、２で製造したフレキシブルプリント基板の製造から、図４に示す携帯電話ＨＰの回転ヒンジの部分に収容する作業を完了するまでに要したトータルコストを評価した。なお実施例１、比較例１で製造したフレキシブルプリント基板は、図２(b)、図３に示す回転ヒンジの軸ＨＧ１の周囲におよそ３回、渦巻き状に巻きつけた状態で、携帯電話の回転ヒンジの部分に収容した。また比較例２で製造したフレキシブルプリント基板は同じものを２枚重ねにし、上記と同じ回数分の渦巻き状にセットした状態で、携帯電話の回転ヒンジの部分に収容した。そして実施例１に要したトータルコストを１．０とした際の、各比較例のトータルコストの比を算出して評価を行った。

耐久性評価
上記のようにして実施例１、比較例１、２で製造したフレキシブルプリント基板を組み込んだ携帯電話の回転ヒンジの部分を、渦を巻き込む方向に１８０°回転させ、次いで元の状態に戻す操作を４万回、繰り返した。そして４万回までに破断した場合は繰り返し回数を計数して耐久性を評価した。

結果を表１に示す。

表より、実施例１と同じ構造で、一対の可とう配線部材１０１、１０２の長さのみを同じにした比較例１のフレキシブルプリント基板は、トータルコストは実施例１と同じであったが、２．８万回の繰り返し曲げによって導体配線が破断してしまった。また比較例２は、４万回の繰り返し曲げによって導体配線が破断しなかったが、片面板を２枚、必要とする上、組みつけに手間がかかったためトータルコストが実施例１の１．７倍かかってしまった。これに対し実施例１のフレキシブルプリント基板はトータルコストが低い上、４万回の繰り返し曲げによって導体配線が破断せず、良好な耐久性を示した。

この発明のフレキシブルプリント基板の、実施の形態の一例を示す平面図である。 同図(a)は、上記例のフレキシブルプリント基板を、折目線に沿って折り曲げた状態を示す平面図、同図(b)は、折り曲げたフレキシブルプリント基板の、重ね合わせた第１接続部と第３接続部とを回転ヒンジの軸に設けたスリットに差し込んで固定する途中の状態を示す斜視図である。 第１接続部と第３接続部とを回転ヒンジの軸に固定して、第１および第２可とう配線部材を、当該軸の周囲に渦巻き状に巻きつけた状態を示す斜視図である。 この発明のフレキシブルプリント基板が使用される、携帯電話の一例を示す斜視図である。 同図(a)は、従来の、片面板の構成であるフレキシブルプリント基板の一例を示す平面図、同図(b)は、上記フレキシブルプリント基板を渦巻き状にセットした状態を示す斜視図である。

符号の説明

１ フレキシブルプリント基板
１ａ 第１基板部材
１ｂ 第２基板部材
１０１ 第１可とう配線部材
１０２ 第２可とう配線部材
ＶＬ 折目線
１１ 第１接続部
１２ 第２接続部
１３ 第３接続部
１４ 第４接続部
１５ａ〜１５ｄ 端子部
１６ａ、１６ｂ 導体配線

Claims (4)

1. 二つの回路部材間を接続するための導体配線を備えた直線状の第１可とう配線部材と、この第１可とう配線部材の一端から、その長さ方向と交差する一方向へ突設した、上記導体配線を、一方の回路部材上の回路と接続するための端子部を有する第１接続部と、第１可とう配線部材の他端から、上記第１接続部と、第１可とう配線部材を挟んで反対方向へ突設した、導体配線を、他方の回路部材上の回路と接続するための端子部を有する第２接続部とを１枚のベースフィルムにて一体に形成した第１基板部材と、
   この第１基板部材と略線対称の平面形状を有し、二つの回路部材間を接続するための導体配線を備えた直線状の第２可とう配線部材と、この第２可とう配線部材の一端から、その長さ方向と交差する一方向へ突設した、上記導体配線を、一方の回路部材上の回路と接続するための端子部を有する第３接続部と、第２可とう配線部材の他端から、上記第３接続部と、第２可とう配線部材を挟んで反対方向へ突設した、導体配線を、他方の回路部材上の回路と接続するための端子部を有する第４接続部とを１枚のベースフィルムにて一体に形成した第２基板部材とを、
   第１接続部と第３接続部の側端縁で互いに接合して、当該側端縁を折目線として二つ折りにした形状を有しているとともに、両可とう配線部材のうちの一方を他方よりも長めに形成してあることを特徴とするフレキシブルプリント基板。
2. 第１および第２基板部材を１枚のベースフィルムにて一体に形成して、第１接続部と第３接続部の側端縁の接合部に相当する位置に設けた折目線に沿って二つ折りした請求項１記載のフレキシブルプリント基板。
3. 導体配線と端子部とを、ベースフィルムの、一対の可とう配線部材を折目線に沿って二つ折りして互いに重ね合わせた際に外側となる面に形成した請求項１記載のフレキシブルプリント基板。
4. 折目線に沿って二つ折りして重ね合わせた第１接続部と第３接続部とを、回転ヒンジの軸に固定した状態で、第１および第２可とう配線部材を、当該軸の周囲に渦巻き状に巻きつけて使用することを特徴とする請求項１記載のフレキシブルプリント基板。

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